泗阳闸拆建工程施工导流方案研究

GXF360 2017-11-11

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泗阳闸拆建工程施工导流方案研究

程建华高明鸣王少波

一、工程概况

泗阳闸位于江苏省泗阳县众兴镇南约2.5km处的京杭运河上，兴建于1960年，是骆南中运河上梯级控制之一，与泗阳第一抽水站、泗阳第二抽水站及其他附属建筑物组成泗阳水利枢纽，具有防洪、灌溉、发电等综合功能。经过50多年的运行损坏严重，需拆除重建。拟在老闸下游35m处重建泗阳闸，闸为7孔，每孔净宽为10m，设计过闸流量为1000m3/s。

根据工程实际情况，计划工期12个月，拟定于1月开工，12月底完工。其中5月底前完成水下建筑工程，具备放水条件。

二、施工导流方案

1.施工导流标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），泗阳闸为Ⅱ级建筑物，相应的施工导流建筑物级别为Ⅳ级，施工期设计洪水标准为10～20年一遇，但考虑到水下工程部分利用非汛期完成，施工围堰在汛期可予以拆除，施工导流设计标准确定为10年一遇。

2.导流流量分析

泗阳闸上游来水主要由三部分组成，一是运西黄墩湖及上游地区内涝，二是皂河闸、洋河滩闸分泄的骆马湖洪水，三是皂河闸下中运河两岸部分涝水。根据上游来水分析成果扣除区间用水综合确定泗阳闸导流流量。

（1）黄墩湖及上游地区涝水计算

运西黄墩湖及上游地区邳洪河闸以上总集水面积为740.1km2，因邳洪河闸无实测流量资料，区域内涝流量的计算方法是采用宿迁闸逐日平均流量减去皂河闸同日平均流量作为运西黄墩湖地区来水。根据1980～2011年的水文资料，选逐年最大日均流量值进行频率计算，详细成果详见表1。

经计算，黄墩湖地区1～5月份涝水10年一遇流量为123m3/s。

（2）区域涝水与外来洪水遭遇时合并计算

泗阳闸为水位观测站，无实测流量资料，距泗阳闸上游约32km处为刘老涧枢纽（包括刘老涧闸、刘涧新闸、刘老涧抽水站（电站），刘老涧闸（包括新老闸）水文站建成于1980年，1980年后有流量系列资料。距泗阳闸上游约60km处有宿迁闸水文站，考虑宿迁闸～刘老涧枢纽之间没有较大支流流入（出），1980年以前用宿迁闸流量资料进行分析。即本次选用宿迁闸水文站（1960～1979年）以及刘老涧闸（1980年～2011年）共52年的实测逐日平均流量系列资料进行频率分析，确定施工期10年一遇导流流量。

根据施工安排，泗阳闸拆建工程拟在5月底前完成水下部分。由于泗阳闸上游洪涝水出路涉及到徐洪河，徐洪河睢宁段航道“五改三”工程正在施工并计划于3月底前完成河道扩挖工程。因此，施工导流流量分1～3月、4月、5月共3个时段分别分析计算。

根据1960～2011年宿迁闸、刘老涧枢纽的逐日平均流量系列资料，采用历年实测最大日平均流量进行频率分析，成果详见表2。施工期不同分期10年一遇设计流量分别为：1～3月流量为 179m3/s、4月流量为246m3/s、5月流量为371m3/s。

（3）刘老涧至泗阳闸区间排涝流量分析

根据泗阳闸站2002～2011年计10年的降水资料分析，1～3月份该站日雨量超过10mm的天数为17天，超过20mm的天数为6天，没有发生超过30mm的降雨，此期间由于降水产生的径流量较少，或基本不产流。4～5月份进入农业水稻育秧期，5月下旬至6月份为水稻栽插开始期及大用水期。从多年的实际情况看，1～5月该区基本没有较大涝水发生，即使偶发较大涝情，可根据上游来水情况控制骆马湖下泄水量，确保泗阳站导流流量不超过其最大发电流量150m3/s。因此，刘老涧至泗阳闸区间排涝流量不纳入泗阳闸拆建工程的导流流量。

（4）泗阳段用水分析

由于泗阳水利枢纽地处泗阳城区下游，泗阳县自来水公司及泗阳闸上游地区的工农业用水大都从中运河取水。根据多年资料的分析统计，泗阳上游段自然损耗加上区间用水，日平均流量约为30m3/s左右，本次导流流量中考虑泗阳段用水取用水量最小值为20m3/s。

（5）设计导流流量

综上分析，泗阳闸施工期不同时段10年一遇导流总流量见表3。

表1 振动沉管打桩机主要性能表

时段 Q均 Cv Cs/Cv流量（m3/s）2%5% 10% 20%1～5月 53.65 159 123 86 0.98 1.9 206

表2 施工期流量分析成果表

时段 Q均 Cv Cs/Cv流量（m3/s）2%5% 10% 20%1～3月 77.70 1.0 2.0 304 233 179 125 4月 65.46 2.7 5.0 643 407 246 108 5月 111.08 2.3 5.0 946 604 371 173

3.施工导流

泗阳闸拟采用一次拦断河床围堰的导流方式。为此需要合理确定导流方案，不影响泗阳闸施工期间上游来水下泄。根据泗阳闸上游河道情况、地质、水文条件和建筑物枢纽布置等特点，在保证施工安全和工期要求的前提下，充分利用和挖掘现有工程潜力，降低工程施工导流期间的导流设施建设及管理运行费用，综合确定导流方案。

（1）导流出路分析

根据工程区水系情况拟定导流出路。

出路一：利用泗阳站导流。施工期运西黄墩湖地区部分涝水可通过泗阳站反向发电排到下游中运河，流量150～160m3/s，本次按照最小流量150m3/s考虑。

出路二：开启洋河滩闸或六运涵洞分泄上游洪涝水进入二干渠，开启三分干渠首闸分流入三分干，经朱岭挡洪闸入新沂河，导流流量15～20m3/s。

出路三：利用徐洪河导流。骆马湖上游来水还可通过徐洪河排入洪泽湖，其导流流量受刘集地涵规模的限制（刘集地涵设计流量200m3/s，根据实际调度资料，为兼顾徐洪河航运，控制刘集地涵下泄流量一般不超过150m3/s）。此条线路根据徐洪河航道扩挖及护坡工程实施进度分阶段运用。

出路四：利用嶂山闸下泄。若施工期发生超标准洪水，请求江苏省防汛防旱指挥部商请沂沭泗水利管理局开启嶂山闸泄洪。考虑新沂河行洪对连云港送清水等工程的影响，可将上游来水通过骆马湖调蓄后，通过新沂河集中排放，保麦期间一般控制200～300m3/s。

出路五：利用皂河抽水站抽排涝水。皂河抽水站为南水北调东线第六梯级站，淮水北调第三梯级站，总装机容量14000kW，设计扬程6m，设计流量200m3/s。当黄墩湖及上游地区发生超标准内涝时，可开启机组抽引涝水入骆马湖。

（2）导流工程启用

根据泗阳闸工程实施进度，拟在5月底前完成水下部分。由于徐洪河（徐沙河—民便河段）河道扩挖工程需断流施工结合南水北调徐洪河睢宁段护坡工程，工期安排在4月底前完成，在此期间骆马湖来水不能由徐洪河排泄，所以泗阳闸施工期导流分期进行安排。

①仅考虑黄墩湖及上游地区内涝

1～5月份，仅考虑黄墩湖及上游地区涝水的情况下，10年一遇导流流量103m3/s，可以通过开启泗阳抽水站反转发电泄水。

②考虑区域涝水与外来洪水遭遇

根据前述导流流量分析成果，不同的施工期导流方案不同。

施工期1～3月份，导流流量209m3/s。当流量小于150m3/s时，开启泗阳抽水站反转发电泄水；当流量大于150m3/s时，启用导流线路二，经二干渠、三分干分流20m3/s入新沂河，剩余39m3/s流量利用骆马湖进行调蓄。

施工期4月份，导流流量276m3/s。当流量小于150m3/s时，开启泗阳抽水站反转发电泄水；当流量大于150m3/s时，启用导流线路二，经二干渠、三分干分流20m3/s入新沂河，剩余106m3/s流量利用骆马湖进行调蓄。

施工期5月份，导流流量351m3/s。当流量小于150m3/s时，开启泗阳抽水站反转泄洪；当流量大于150m3/s，小于300m3/s时，启用徐洪河导流；当流量大于300m3/s时，启用导流线路二，经二干渠、三分干分流20m3/s入新沂河，剩余31m3/s流量利用骆马湖进行调蓄。

表3 施工期导流流量计算表

导流类型施工期来水流量（m3/s）导流流量（m3/s）仅排内涝 1～5月 123 20 103用水流量（m3/s）分泄洪水1～3月 179 20 159 4月 246 20 226 5月 371 20 351

三、超标准来水应急预案

泗阳闸施工期导流标准根据施工组织设计规范确定为10年一遇，对超标准来水需要有应急措施。应急预案充分利用现有水利工程增加排水出路和泄量。

1.超标准内涝应急预案

黄墩湖地区20年一遇流量159m3/s，50年一遇流量206m3/s；刘老涧与泗阳闸区间排涝的排涝流量根据沿线建筑物规模合计为42.6m3/s，计算得超标准内涝流量分别为202m3/s、249m3/s。控制泗阳闸抽水站导流流量约150m3/s，其余部分流量可利用皂河抽水站将黄墩湖地区涝水抽排入骆马湖，由骆马湖调蓄，涝水水量较大时，可通过嶂山闸排泄入新沂河。

2.超标准洪水应急预案

在发生超标准洪水时，在用足中运河、徐洪河等导流线路的情况下，导流出路仍不足时，需商请淮委沂沭泗管理局采取以下措施：一是采用东调工程，分泄沂河来水入新沭河；二是开启嶂山闸启用新沂河导流，6月15日前为保新沂河麦收，沭阳以东导流流量需按灌南县境内南偏泓不上滩流量200m3/s控制，如果嶂山闸下泄流量超过200m3/s，需开启沭阳闸，由柴米闸（设计流量300m3/s）、钱集闸（设计流量300m3/s）下泄部分洪水。如果黄墩湖地区发生超标准洪水，当施工期流量超过泗阳站导流流量时，需开启皂河站抽邳洪河涝水入骆马湖，经骆马湖调蓄后再由嶂山闸下泄。